Question

李明小組在“探究影響塑料刻度尺形變的因素”中選用一長(zhǎng)50cm的刻度尺，將其一端固定在桌邊上，研究力的三要素，即力的大小、______和______對(duì)力的作用效果的影響．
（一） 實(shí)驗(yàn)中，在研究力的大小對(duì)形變的影響時(shí)，李明在塑料尺的同一點(diǎn)、用手沿豎直向下方向施加不同大小的力．物理學(xué)中把這種研究問題的方法叫“控制變量法”，下列四個(gè)研究實(shí)例中，應(yīng)用到這一方法的是
A．可從物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變來(lái)判斷物體受到力的作用
B．探究壓力作用效果時(shí)，先保持受力面積相同研究壓力對(duì)作用效果的影響，再保持壓力不變研究受力面積對(duì)作用效果的影響
C．測(cè)量木塊受到桌面的摩擦力時(shí)，用彈簧秤沿水平方向勻速拉動(dòng)木塊，彈簧秤的示數(shù)等于木塊受到的摩擦力
D．探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出“小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，設(shè)想小車在絕對(duì)光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，小車將一直做勻速運(yùn)動(dòng)
（二） 實(shí)驗(yàn)中，李明發(fā)現(xiàn)沿豎直向下方向作用在同一點(diǎn)的力越大，塑料尺彎曲得越______（選填“大”或“小”）．他們對(duì)這一現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣，課后用彈簧對(duì)“影響彈簧形變大小的因素”進(jìn)行定量研究．對(duì)此研究問題他們提出以下猜想：
猜想1：彈簧形變大小可能跟外力的大小成正比；
猜想2：彈簧形變大小可能跟彈簧的橫截面積成反比；
…
（1）為驗(yàn)證猜想1，李明應(yīng)選用以下實(shí)驗(yàn)器材中的哪些進(jìn)行實(shí)驗(yàn) （______）
（A） 一根長(zhǎng)約10cm的彈簧； （B） 幾個(gè)長(zhǎng)度、橫截面積、制造材料均不相同的彈簧；
（C） 刻度尺； （D） 天平； （E） 量筒； （F） 鐵架臺(tái)； （G） 質(zhì)量均為100g的小鉤碼7個(gè)．
（2）李明用如圖所示裝置驗(yàn)證猜想1．他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)�指的�?biāo)尺刻度，然后在彈簧下端掛上鉤碼（每個(gè)鉤碼質(zhì)量100g），并逐個(gè)增加鉤碼，測(cè)出指針?biāo)�指的�?biāo)尺刻度，所得數(shù)據(jù)列表如下：（g=10N/kg）

鉤碼個(gè)數(shù)		1	2	3	4	5	6	7
標(biāo)尺刻度/10-2 m	15.0	19.0	23.0	27.0	31.0	35.0	42.0	55.0
伸長(zhǎng)量x/10-2 m

①物理學(xué)中，常用“伸長(zhǎng)量”來(lái)表示彈簧形變的大小，伸長(zhǎng)量定義為彈簧受到拉力時(shí)的長(zhǎng)度與自由伸長(zhǎng)（即不受作用力）時(shí)長(zhǎng)度的差值．根據(jù)伸長(zhǎng)量的定義填寫上表中空格．
②根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出彈簧伸長(zhǎng)量x與拉力F的關(guān)系圖象．

③根據(jù)所測(cè)得的數(shù)據(jù)和圖象，能夠驗(yàn)證猜想1嗎？請(qǐng)你利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖象進(jìn)行分析論證，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（3）對(duì)李明提出的問題，除了他的猜想外，請(qǐng)你再提出一個(gè)猜想．

Answer 1

【答案】分析：所謂力的三要素指的是力的大小、方向、作用點(diǎn)；
（一）控制變量法是指：物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題．每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．結(jié)合控制變量法的概念得出正確的答案．
（二）在力的方向和作用點(diǎn)相同的前提下，所用的力越大，則塑料尺形變的越大；
（1）想要探究彈簧形變大小可能跟外力的大小成正比時(shí)，必須用到一根彈簧測(cè)力計(jì)、刻度尺、鐵架臺(tái)、所掛的物體鉤碼，實(shí)際選出適當(dāng)?shù)钠鞑模?br />（2）①結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提供的數(shù)據(jù)和伸長(zhǎng)量的概念每一次彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度得出；②結(jié)合所提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再描點(diǎn)、連線在坐標(biāo)系中做出彈簧伸長(zhǎng)量x與拉力F的關(guān)系圖象；③結(jié)合數(shù)據(jù)和做出的坐標(biāo)系可以看出，在一定范圍內(nèi)彈簧形變大小跟外力的大小成正比；如果超過了這個(gè)彈性范圍，則彈簧形變大小跟外力的大小不成正比．
（3）結(jié)合實(shí)際得出正確的猜想．
解答：解：力的三要是力的大小、方向、作用點(diǎn)，其中力的三要素都影響力的作用效果；
（一）所謂的控制變量法是指物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題．每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法．
A、通過物體的形變或者是物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變這種宏觀的現(xiàn)象來(lái)轉(zhuǎn)換為力，這種研究問題的方法為轉(zhuǎn)換法；
B、探究壓力作用效果時(shí)，先控制受力面積不變，來(lái)探究壓力對(duì)作用效果的影響，再控制壓力不變來(lái)探究受力面積對(duì)作用效果的影響，應(yīng)用了控制變量法；
C．測(cè)量木塊受到桌面的摩擦力時(shí)，用彈簧秤沿水平方向勻速拉動(dòng)木塊，彈簧秤的示數(shù)等于木塊受到的摩擦力，利用了轉(zhuǎn)化法；
D．探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出“小車受到的阻力越小，小車運(yùn)動(dòng)的路程越長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，設(shè)想小車在絕對(duì)光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，小車將一直做勻速運(yùn)動(dòng)，此實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了實(shí)驗(yàn)推理法；
（二）在力的方向和作用點(diǎn)相同的前提下，通過塑料尺形變的大小反應(yīng)出所用的力大小；
（1）想驗(yàn)證彈簧形變大小可能跟外力的大小的關(guān)系，必須改變對(duì)彈簧拉力的大小，來(lái)觀察形變的規(guī)律，故必須通過刻度尺來(lái)反應(yīng)出彈簧形變的大小，通過彈簧上所掛物體的多少來(lái)反應(yīng)出對(duì)彈簧力的大小，從而得出所需的器材是：ACFG；
（2）①?gòu)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以獲悉，當(dāng)彈簧不受力的作用時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為15.0cm，當(dāng)掛上一個(gè)1N的鉤碼時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為19.0cm，所以彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度是4.0cm，所管的鉤碼依次增大到5N時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)依次增加4cm；當(dāng)鉤碼對(duì)彈簧的拉力為6N和7N時(shí)，伸長(zhǎng)量依次為：27cm、40cm．
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的彈簧伸長(zhǎng)量與所受的拉力，在坐標(biāo)系中先描點(diǎn)、然后再連線，做出圖象；
③從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，彈簧伸長(zhǎng)量與所受拉力的關(guān)系，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行分析，一個(gè)是在彈簧彈性范圍之內(nèi)時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量與所受的拉力成正比關(guān)系，當(dāng)超出彈簧的彈性范圍時(shí)，彈簧形變大小跟外力的大小不成正比．
（3）根據(jù)題目中所提供的信息，也可以猜想到：彈簧形變大小可能跟制造彈簧金屬絲的橫截面積成反比（或正比）等．
故答案為：大小，方向
（一）B
（二）大
（1）ACFG
（2）
①

鉤碼個(gè)數(shù)		1	2	3	4	5	6	7
標(biāo)尺刻度/10-2m	15.0	19.0	23.0	27.0	31.0	35.0	42.0	55.0
伸長(zhǎng)量×/10-2m		4.0	8.0	12.0	16.0	20.0	27.0	40.0

②
③當(dāng)拉力不太大時(shí)，彈簧形變大小跟外力的大小成正比；當(dāng)拉力過大時(shí)，彈簧形變大小跟外力的大小不成正比（在一定范圍內(nèi)，彈簧形變大小跟外力的大小成正比/當(dāng)拉力小于5N時(shí)，彈簧形變大小跟外力的大小成正比等）
（3）彈簧形變大小可能跟彈簧的長(zhǎng)度成正比（反比）/彈簧形變大小可能跟制造彈簧金屬絲的橫截面積成反比（正比）/彈簧形變大小可能跟彈簧的匝數(shù)成正比（反比）等．
點(diǎn)評(píng)：此題是一道綜合性較強(qiáng)的題目，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，從中培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力．